1、機械原理考試指南一、考試對象及基本要求考試對象為機械類專業的本科學生,目的在于測驗應試學生是否達到應有水平,要求學生掌握機構學和機器動力學的基本理論和基本知識,學會常用基本機械的分析和綜合。考試以基本概念、基本原理和基本方法為主。二、考試內容緒論機構和機器的概念第一章機構的構型分析(1基本概念:構件、零件、運動副、運動鏈運動副的分類:空間副:球面副、環副、圓柱副、圓柱-平面副、球面-平面副平面副:轉動副、移動副、螺旋副(2機構運動簡圖:會用構件和運動副的簡圖表示機構的圖形。例: (3正確計算自由度主要是平面機構的自由度計算,要注意虛約束、局部自由度和復合鉸鏈問題。 (4機構的組成原理能夠對機構

2、進行拆分成有主動件和機架組成的主動鏈和由其余桿副組成的自由度為0的從動鏈。例(以上計算自由度的機構的拆分要求:習題1-6、1-10要會做。也可以對上述自由度計算機構的級別進行判斷(高副機構會高副低代。第二章 機構的運動分析了解機構運動分析的目的和方法,對簡單基本機構進行運動分析。2、1 三心定理速度瞬心的概念,三心定理的應用,用速度瞬心法進行機構的速度分析。習題3-1 例1:確定以下各機構在圖示位置的所有瞬心(在圖上標出。 例2,如圖所示導桿機構尺寸:lAB=0.051m ,lAC=0.114m,w1 =5rad/s 。試用瞬心法確定:機構在圖示位置導桿3的角速度w3的大小和方向。 例3,圖示

3、的凸輪機構中,凸輪的角速度1=10s -1,R =50mm ,l A0=20mm ,試求當=0°、45°及90°時,構件2的速度v 。例4,l AB =0.110m ,l BC =l AD =0.205m ,l CD =0.150m,1 =5rad/s 。試用瞬心法確定:機構在圖示位置(1 =17ºC 點的速度v c ,以及構件2上(即BC 線上或其沿長線上速度最小點E 的位置及其速度v E的大小、方向。例 4 例32.2 平面連桿機構的運動分析主要是二級機構的分析,能夠根據簡單機構建立其運動方程式,求其速度及加速度表達式。對其計算機應用在考試時不要求。

4、習題2-6、2-7例1, 圖示的曲柄搖塊機構, l AB =30mm ,l AC =100mm ,l BD =50mm ,l DE =40mm ,1=45°,等角速度1=10rad/s ,求點E 、D 的速度和加速度,構件3的角速度和角加速度。例2,圖示正弦機構,曲柄1長度l 1=0.05m ,角速度1=20rad/s (常數,試確定該機構在1=45°時導桿3的速度v 3與加速度a3。機構的等效變換本次考試不在出題范圍第3章 平面機構綜合3.1 平面連桿機構的類型與應用平面四桿機構的基本形式及其特點,演化機構的方法和形式。3.2平面連桿機構的工作特性1.運動特性:存在曲柄的

5、條件,急回運動特性,如何依照各桿長度判別鉸鏈四桿機構的型式?例1、圖示擺動導桿機構中,AB 桿勻角速轉動。若AB AC 2=,那么,其擺桿的行程速度變化系數為何值?又若擺桿順時針方向轉動為回程,要求有比工作行程較大的平均速度,那么,應如何選擇AB 桿的轉向?例2,試回答圖示曲柄滑塊機構存在的幾何條件。若AB 桿等角速轉動,而滑塊向右移動為回程。要求回程比工作行程少占用時間,那么,應如何選取AB 桿的轉向? 例3,圖示鉸鏈四桿機構,已知:lBC=50mm ,lCD=35mm ,lAB=30mm ,AD 為機架,(1若此機構為曲柄搖桿機械,且AB 為曲柄,求lAB 的最大值:(2若此機構為雙曲柄機

6、構,求lAB 的范圍; (3若此機構為雙搖桿機構,求lAB 的范圍。 1.機構的傳動角:概念及繪制,習題8-3會做例2題1圖 題3圖例:畫出圖示各機構的傳動角。圖中標注箭頭的構件為原動件。2.死點:弄清楚概念,并能夠判斷死點位置就可以。3.3 實現給定剛體位置的四桿機構綜合對平面旋轉矩陣的掌握,能夠應用平面旋轉矩陣進行分析。對剛體導引的鉸鏈四桿機構、實現給定連架桿對應位置的四桿機構和給定形成速比系數的四桿機構綜合方法要理解,對幾何建模和數學建模方法要了解,對簡單機構能夠利用圖解法求解相關參數。例1,圖示機床變速箱中操縱滑動齒輪的操縱機構,已知滑動齒輪行程H =60mm ,l DE =100mm

7、 ,l CD =120mm ,l AD =250mm ,其相互位置如圖所示。當滑動齒輪在行程的另一端時,操縱手柄朝垂直方向,試設計此機構。例2,設計一偏置曲柄滑塊機構,已知滑塊的行程速度變化系數K =1.5,滑塊的沖程l C1C2=50mm ,導路的偏距e =20mm ,求曲柄長度l AB 和連桿長度l BC 。例3,試用圖解法設計一鉸鏈四桿機構。已知其急回系數K=1.2,機架長l AD =0.1m ,搖桿長l CD =0.075m ,搖桿的右極限位置與機架間的夾角1=45º。試確定曲柄長l AB 和連桿長l BC 。 第4章凸輪機構綜合對凸輪機構的從動件常用運動規律及選擇原則、機構

8、壓力角有明確概念,掌握盤形凸輪輪廓線的設計方法。4.1 從動件運動規律設計等速運動規律、等加速等減速運動規律、五次多項式運動規律、余弦加速度運動規律和正弦加速度運動規律的特點(沖擊情況、加速度情況,運動線圖的表達式應用矢量旋轉求解偏置直動尖端推桿盤形凸輪、擺動尖端擺桿盤形凸輪以及滾子從動桿盤形凸輪機構廓線坐標方程的確定。參看習題4-2、4-3、4-5、4-6注意:在360度范圍內,升程、回程分別表示。例1,試用作圖法設計偏置尖端移動從動件盤形凸輪機構。已知條件如圖所示。r0=40mm,e=10mm,h=36mm 。并討論所設計的凸輪廓線出現什么情況?對凸輪機構工作有何影響? 例2,設計一偏置直

9、動滾子從動件盤形凸輪機構,凸輪回轉方向及從動件初始位置如圖所示。已知偏距e=10mm,基圓半徑r0=40mm,滾子半徑r T=10mm,從動件運動規律如下:=150°,S=30°,=120°,S=60°,從動件在推程以簡諧運動規律上升,行程h=20mm;回程以等加速等減速運動規律返回原處,試繪出從動件位移線圖及凸輪輪廓曲線。掌握齒輪嚙合基本定律、漸開線性質、齒輪基本參數及其嚙合特性，會計算標準漸開線直齒 輪傳動的基本尺寸。了解變位齒輪的概念。著重了解斜齒輪有關參數計算。 例 1： 一 對 標 準 斜 齒 圓 柱 齒 輪 的 基 本 參 數 為 z l =

10、20， z 2 =40， m n =8mm， A N =20°， 18°， B 30mm。 試 求 ； 1p n 及 p t 2d l 、 d 2 、 d a 1 、 d a 2 、 d f 1 、 d f 2 、 a； 3 ； 4Z v 1 ， 及 Z V 2 例 2： 一 對 標 準 斜 齒 圓 柱 齒 輪 的 基 本 參 數 為 z 1 =21， z 2 =22， m n =2mm， N =20°， a =54mm， 要 求 不 用變位而湊配中心距離時，這對斜齒輪的螺旋角應為多少? 例 3, 當a=20º， =1 的漸開線標準直齒圓柱齒輪的齒根圓和

11、基圓重合時，其齒數應為多少？ 當齒數大于所求的數值時，基圓與根圓哪個大？ 例 4,已知一對外嚙合漸開線標準直齒圓柱齒輪，標準中心距 a=160mm，z1=20 ,z2=60 。 試求兩 齒輪的模數 m 和分度圓半徑 r1、r2。若兩齒輪實際中心距加大 1mm 安裝，試求其嚙合角a´。 例 5, 已知斜齒圓柱齒輪的參數為：an=20°， =1.0，z=12。為了使它在用滾刀范成法加工時 不致產生根切，則其分度圓柱螺旋角b應取多大？ 此部分內容主要以參數計算為主，尤其是斜齒輪，但必須了解直齒輪、斜齒輪和錐齒輪的行程原 理，特點。 第 6 章 輪系及其設計 了解輪系的分類和應用，

12、會計算輪系的傳動比。包括大小及方向 核心是輪系傳動比的計算：書上 52 頁的 3-12、3-13，會作即可。主要是 傳動比的大小及方向。 習題1,已知圖示輪系的z1=18, z2=20,z2=22,z3=58,z4=60。試求i14。 習 題 1 習題2，如圖所示為一變速行星輪系。通過制動塊A，B分別固定輪3或輪6可以輸出不同的轉速nH. 已知z1z4 = 20, z2Z5 = 25, z3z6 = 70, n11000 r /min.試求分別固定輪3與輪6時的nH。 習題 2 習題 3 習題 3，在圖示的輪系中，已知各輪齒數為 z2=z3=20，z1=z2´=25， z4=100，

13、z5=20。試求傳動比 i15。 題 4，在圖示的電動絞車減速器輪系中，已知各輪齒數為 z1=24， z2=52，z2´=21，z3=78，z3´=18，z4=30，z5=78。試求傳動比 i15。 第7章 其他常用機構簡介 6 題4 本章主要了解相關機構的概念及原理，棘輪機構的原理和特點，槽輪機構的運動特性和組成 1.外槽輪機構當選用 4 槽 4 銷以及選用 6 槽 3 銷時，機構的運動系數各為多少？ 2. 外槽輪機構和內槽輪機構的槽數為什么不能太少，但也不宜過多？常取的槽數為多少？ 第 8 章 機構的力分析 了解運動副中摩擦對機構運動的影響， 會判斷某些簡單機構的自鎖條

14、件。 掌握機械效率的兩 種表示方式及其與自鎖的關系，死區的概念。例： 1、從受力的觀點來看，轉動副中出現自鎖的條件是什么？ 2、在求機構的摩擦力及分析其能否自鎖時，往往視機構（或構件）處 于等速運動或將動而未動的狀態，這是何意？ 3、圖所示為一焊接用的楔形夾具，利用此夾具將兩塊待焊接的工件 1 和 1´ 預先夾緊。圖中 2 為夾具本體，3 為楔體。如已知各接觸面間的 摩擦系數均為 f。試確定此夾具的自鎖條件（即當工件被壓緊后，楔 題3圖 塊 3 不會自動松脫的條件） 。 4、機械效率小于零的物理意義是什么？機械會產生何種現象？ 5、如圖所示，滑塊 2 在斜槽面中滑動。已知滑塊重 Q=

15、100N，平面 摩擦系數 f=0.12，槽面角q=30º ，斜面傾角l=30º 。試求滑塊上升時驅 動力 P（平行于斜面）的大小以及該斜面機構的效率。 第9章 機械系統動力學 概念：機械的真實運動，機械功率平衡方法。 例: 1、一般機械的運轉過程分為哪三個階段？每個階段中外力、運動和功能關系有何特點? 2.在什么情況下機械才會作周期性速度波動？速度波動有何危害? 如何調節？ 3、飛輪為什么可以調速？能否利用飛輪來調節非周期性速度被動，為什么? 4、能否說 Emax 對應wmax、Emin 對應wmin？ 第10章 機械的平衡 概念：動平衡、靜平衡，動平衡與靜平衡的關系 例： 1、 “回轉構件的平衡”的含意是什么？哪一類回轉構件的平衡屬于靜平衡？ 2、在什么條件下需要進行轉動構件的靜平衡？使轉動構件達到靜平衡的條件是什么? 在什 么條件下必須進行轉動構件的動平衡？使轉